LED線(xiàn)性驅動(dòng)技術(shù)將成為新一代的電源技術(shù)
線(xiàn)性方案是指用線(xiàn)性調整器來(lái)實(shí)現對LED電流的控制。線(xiàn)性調整器,顧名思義,主要原理是使用開(kāi)關(guān)管的放大區間進(jìn)行平衡輸入電壓影響來(lái)進(jìn)行恒流調整器控制器(傳統開(kāi)關(guān)控制是開(kāi)關(guān)控制狀態(tài)),有點(diǎn)類(lèi)似LDO。LED的線(xiàn)性驅動(dòng)技術(shù)是新一代的電源技術(shù),無(wú)高頻開(kāi)關(guān)動(dòng)作,所以天生無(wú)EMC之隱憂(yōu);又可以省去變壓器等磁性元件,部分應用還可省去電解電容,實(shí)現高PF,低THD??紤]功耗,現在IC的主要難點(diǎn)在于如何實(shí)現更寬的輸入電壓,并做到高效率。既是如此在電網(wǎng)比較穩定的地區,單段式控制有其低成本高性能優(yōu)勢,獲得較大的應用。應用領(lǐng)域涵蓋平面球泡燈,燈絲燈,可控硅調光等。
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球泡燈,顧名思義,就是球泡形狀的燈,自愛(ài)迪生發(fā)明鎢絲燈泡以來(lái),它這個(gè)造型已經(jīng)深入人心了。外形發(fā)展不多,但內容就日新月異了。節能燈(學(xué)名CFL緊湊型熒光燈)已領(lǐng)風(fēng)騷數年,節能高效是它的代名詞;而現在,LED時(shí)代來(lái)了,LED在發(fā)光原理、節能、環(huán)保的層面上都遠遠優(yōu)于傳統CFL照明產(chǎn)品,在同等光效的情況下,能耗已經(jīng)降到的白熾燈的1/8和節能燈的1/2,而且天生適合調光。
LED球泡燈照明最大的市場(chǎng)是民用市場(chǎng),為了防止眩光問(wèn)題,外殼通常會(huì )使用磨砂玻璃或亞克力來(lái)制作??梢灾苯佑墒须婒寗?dòng)。下圖是常用的塑包鋁架構的LED球泡
圖1 常用塑包鋁結構的LED球泡燈
傳統意義球泡燈珠是SMT型,所以我們簡(jiǎn)稱(chēng)平面球泡燈,現在舉例一個(gè)典型的LED球泡如何被驅動(dòng)點(diǎn)亮。
圖2是應用PT4515做的一個(gè)800lm的球泡燈方案。從圖2可以看出,線(xiàn)路極其簡(jiǎn)單,REXT設置LED輸出電流,而OUT是調整器輸出,用來(lái)調節輸入電壓帶來(lái)的波動(dòng)。PowTechPT4515只有3pin,除了傳統的電流調節之外,恒功率輸出特性可以較大擴大應用范圍,使系統更加穩定可靠。
圖2 PT4515做的一個(gè)800lm的球泡燈方案
球泡燈采用線(xiàn)性驅動(dòng)有個(gè)明顯的好處是:無(wú)須使用電解電容器及磁性器件,整燈電子元件完全由貼片元件組成,可以實(shí)現自動(dòng)化生產(chǎn),提高可靠性的同時(shí)也提高了生產(chǎn)效率,降低了成本。圖3是由此方案組成的光電引擎圖片,整個(gè)系統全是貼片元件。非常簡(jiǎn)潔。圖4是這個(gè)光電引擎發(fā)光時(shí)的熱成像圖,可見(jiàn)熱量分布均勻。圖5是由這個(gè)光電引擎組成的LED球泡燈。
?。ǘ艚z燈應用
燈絲燈是是球泡燈的另一種形態(tài),其LED燈珠是類(lèi)似火柴棒型的絲狀。燈絲燈最早是在2008年,日本牛尾光源推出的由LED燈珠構成燈絲的仿傳統白熾燈,引起業(yè)內極大關(guān)注,并且實(shí)現量產(chǎn)化。隨后以L(fǎng)ED燈絲為光源的蠟燭燈、球泡燈開(kāi)始大量出現且被越來(lái)越多的消費者所接受,當時(shí)適用的場(chǎng)合主要是在五星級商務(wù)酒店、高檔豪華住宅等室內照明場(chǎng)所,在人們的心理當中,它是一種高檔的代名詞。因為它兼備了2種精神,復古與創(chuàng )新,但未曾大量普及。隨著(zhù)技術(shù)的進(jìn)步,LED燈絲的降價(jià),燈絲燈慢慢平民化起來(lái),開(kāi)始飛入尋常百姓家。
燈絲燈外形和鎢絲燈非常相像,幾根燈絲巧妙相連,構成各種經(jīng)典形狀,全周光設計使之安全無(wú)死角。燈絲燈的基本結構如圖6,把LED燈珠綁定在透明基板,再裹覆熒光粉,二邊做上電極,通電即可發(fā)光。
圖6 LED燈絲燈
燈絲燈一般考慮自散熱條件,設計皆為高壓小電流,LED驅動(dòng)需要精準恒流控制,燈絲燈因為很多情況下受體積所限,對于線(xiàn)性的方案格外需求。通常針對常用的二種燈頭,E26/E27和E12/14型,PT4515都有對應的方案。
E26/E27燈頭方案
對于E26/E27燈頭的線(xiàn)性恒流驅動(dòng)電源,尤其是高壓的,要求燈絲串聯(lián)來(lái)提高效率,圖7是用線(xiàn)性驅動(dòng)芯片(PT4515)做的燈絲燈(3串2并)應用電路及電源實(shí)物圖片,因為E27燈頭相對體積充足,熱處理相對容易,同時(shí)為了節約成本,電解電容此處也可以不需要。
當然部分燈絲也可做成4串應用,再加上電解,此時(shí)效率可以做到90以上。
E14/12無(wú)塑件方案
E14/E12因為體積很小,里面只能放下一個(gè)整流橋和一顆電容,和一顆芯片的空間,所以此時(shí)基本上線(xiàn)性的天下。
因為可以兼容無(wú)電容輸出,E12燈頭下更是越顯神通。圖8是基于E14的PT4515方案。
此時(shí)放了一顆小電解電容,效率可以達到90以上。
?。ㄈ┱{光應用
PT4515線(xiàn)性方案還有個(gè)天生的優(yōu)點(diǎn),是可以可控硅調光,比如前面的2個(gè)燈絲燈方案,在很多情況下調光性能是優(yōu)秀的,尤其是在吊燈蠟燭泡應用、一拖十以上時(shí);但如果燈的數目較少時(shí),它的調光器兼容性略差,為了提高可控硅的兼容性,應用上多加了個(gè)PT4515,充當有源Bleeding,很大程度可防止可控硅Missfire,提高了調光器的兼容性。圖9是一個(gè)典型應用方案。
圖9 寬范圍兼容雙PT4515方案
因為此處用了2個(gè)PT4515,會(huì )占用PCB較大體積,為了縮小系統體積,華潤矽威把這2顆芯片封裝成一顆芯片(產(chǎn)品名字為PT4516),里面的2顆PT4515是獨立的。這意味著(zhù)PT4516中的2顆PT4515除了分開(kāi)使用調光使用(此時(shí)不共地),也可以并聯(lián)共地使用,以達到擴流使用,圖10是PT4516典型應用圖。IC1中的一顆單元用來(lái)Bleeding,其他幾個(gè)都是并聯(lián)使用,擴流從而達到降溫目的。
PT4515因為是單段3PIN結構,可以隨意組合,比如填谷應用,全電壓應用,無(wú)頻閃,并聯(lián)擴流使用等,可以滿(mǎn)足各種客戶(hù)需求。
圖10 PT4516典型應用圖
上面的二種方案都能實(shí)現可控硅調,常用的兼容可控硅型號都能兼容,部分列舉如下:
總結及展望
隨著(zhù)LED技術(shù)的發(fā)展,LED的價(jià)格會(huì )越來(lái)越低,LED照明會(huì )走入千家萬(wàn)戶(hù),LED球泡燈作為白熾燈的替代方案會(huì )被越來(lái)越多的用戶(hù)所接受,其驅動(dòng)技術(shù)也會(huì )日新月異快速發(fā)展,線(xiàn)性方案因為其優(yōu)異的性?xún)r(jià)比而逐漸成為L(cháng)ED驅動(dòng)主流,當然線(xiàn)性的驅動(dòng)技術(shù)也在不斷發(fā)展。PT4515因為使用方便,成本合適,受到廣大客戶(hù)需要。當然華潤矽威會(huì )在此方面投入更多的精力,推出更多滿(mǎn)足客戶(hù)應用的方案及產(chǎn)品。
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